Лазерный мир

Костина М.В. (Kostina M.V.)1, Ворончук С.Д. (Voronchyk S.D.)2, Костина В.С. (Kostina V.S.)1 // Лазеры в науке, технике, медицине Сборник научных трудов ХХIХ Международная конференция. Под редакцией В.А. Петрова. 2018. С. 244-249.

Исследованы микроструктура, химический и фазовый состав, механические свой- ства сварных соединений тонколистовой азотистой аустенитной стали (горячекатаной и литой), полученные методом лазерной сварки.

The microstructure, chemical and phase composition, mechanical properties of welded joints of thin-sheet austenitic austenitic steel (hot-rolled and cast), obtained by laser welding, are studied.

Введение.

При изготовлении структурного немагнитного материала, сварка является одним из наиболее часто используемых методов для соединения высокоазо- тистых аустенитных нержавеющих сталей. Однако под действием термиче- ского цикла сварки металл сварного шва (СШ) и зоны термического влияния (ЗТВ) претерпевает фазовые и структурные превращения[1]. В хромоникель- марганцевых сталях возможно образование s-фазы в случае выдержки при температурах в интервале 700…800 °C, приводящее к их охрупчиванию. В связи с этим необходимо ограничивать время пребывания металла при этих температурах. Этого можно добиться применением высококонцентрирован- ного источника энергии — лазерного пучка [2]. Его удельная плотность мощ- ности превосходит источники энергии, используемые при традиционных способах сварки плавлением, что позволяет обеспечивать большую глубину проплавления при малой ширине шва, уменьшить зону термического влия- ния, сварочные деформации и существенно повысить сопротивляемость об- разованию горячих трещин[3].

Цель исследования– оценка возможности получения методом лазерной сварки бездефектных сварных соединений (СС) аустенитной стали 21-8-15 (0,05%С -21-22%Cr-8%Ni-15%Mn-1-2%Mo-V) с содержанием азота 0,5% (масс.).

Для сварки использовали карточки и полосы толщиной 1-3 мм из листо- вого горячекатаного металла (ГП) (отжиг при 1000-1050оС, охлаждение в воде) и литой стали (Л) после гомогенизирующей термообработки (отжиг при 1200оС, 1 ч, с охлаждением в воде). Лазерную сварку проводили на обо- рудовании и по режимам НТО «ИРЭ-Полюс». Листы проплавляли встык с зазором < 25 мкм иттербиевым волоконным лазером без разделки кромок и без сварочных присадок. Режимы сварки: мощность P = 1 … 6, кВт; скорость Vcв= 1…7 м/мин, заглубление фокуса от поверхности +3 … -3 мм.

Микроструктуру стали выявляли химическим травлением в реактиве, со- держащем 15 мл соляной кислоты, 5 мл азотной кислоты и исследовали на световом микроскопе Olympus. Растровую электронно-оптическую микро- скопию (РЭМ) и локальный микрорентгеноспектральный анализ (МРСА) осуществляли с использованием сканирующего электронного микроскопа LEO-1420 с приставкой для микрорентгеноспектрального анализа Oxford Instruments. Содержание азота в образцах из разных зон СС – из СШ и ОМ, – определяли на газовом анализаторе Eltra ONH-2000 («Вента Лаб»). Испыта-

ния на растяжение плоских образцов (рис.1) в соответствии с ГОСТ 1497-84 проводили при 20оС на установке Instron 3382. Скорость испытания состав- ляла 1 мм/мин. Следует отметить, что плоские, без заглаженных кромок, ост- рые края образцов являются концентраторами напряжений, поэтому прове- денные испытания в определенной мере имитировали наличие острых кро- мок у изделий и давали представление о минимальном уровне механических свойств подобных сварных соединений.

Полное содержание статьи: https://elibrary.ru/item.asp?id=35454372